iOS原理 App的启动优化1:优化建议

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基本概念

App的启动优化指的是减少App的启动时间,启动方式分为两种:『冷启动』和『热启动』。

  • 冷启动:App启动时,如果在内存中没有App的相关数据,必须要从磁盘中重新载入到内存中,这种启动方式叫做冷启动。在iOS中,杀掉App后重新打开即为冷启动方式。
  • 热启动:App启动时,如果内存中已包含App的相关数据,不需要从磁盘中载入,这种启动方式叫做热启动。在iOS中,通过home键退出App后再打开,即为热启动方式。

一般来说启动优化指的是针对冷启动方式的优化,启动时间也分为两个阶段:『main()函数之前』和『main()函数之后』。

Main()函数之前

main()函数之前pre-main阶段,这个阶段的启动时间是没法自主统计的,只能由系统反馈,在Xcode中通过简单配置即可查看。

在Xcode中新建一个项目,然后在菜单中,选择Product --> Scheme --> Edit Scheme ,找到Run --> Environment Variables,在这里添加一个name为DYLD_PRINT_STATISTICS的环境变量,并将其value设置为1。再运行项目,即可在console中查看到下面所示的pre-main time

Total pre-main time: 121.09 milliseconds (100.0%)
         dylib loading time:  31.90 milliseconds (26.3%)
        rebase/binding time:  37.44 milliseconds (30.9%)
            ObjC setup time:   6.25 milliseconds (5.1%)
           initializer time:  45.49 milliseconds (37.5%)
           slowest intializers :
             libSystem.B.dylib :   7.99 milliseconds (6.6%)
   libBacktraceRecording.dylib :  10.73 milliseconds (8.8%)
    libMainThreadChecker.dylib :  23.81 milliseconds (19.6%)

从输出结果可知,pre-main总共耗时123.40ms,分为如下4个阶段:

  • dylib loading:加载动态库。

    动态库越多,越耗时。

  • rebase/binding:偏移修正和符号绑定。

    • rebase(偏移修正):App在编译时,会生成二进制文件,在文件内部的所有方法和函数,都记录了一个偏移地址。在运行时,系统会为二进制文件分配一个ASLR随机值(Address Space Layout Randomization,地址空间布局随机化),并将随机值插入到二进制文件的开头,每个方法和函数加载在内存中的真实地址即为:ASLR随机值 + 偏移值。这样,每次运行,都会重新分配ASLR随机值,都要偏移修正重新加载,这就导致耗时。

    • binding(符号绑定):在MacOS和iOS中,方法和函数并不是直接访问的,而是通过其在MachO文件中对应的符号来访问。比如说,NSLog是存在于Foundation动态库的方法,在编译期,会在Mach0文件里创建一个与之对应的符号!NSLog,此时符号指向一个无意义的随机地址,MacO文件也是存在于磁盘中。然后在运行时,MacO文件会被拷贝加载到内存中,此时会将NSLog方法在内存中的真实地址和符号!NSLog关联起来,这就是符号绑定,在这个过程中也存在耗时。

  • ObjC setup:OC类的注册。

    OC类越多,耗时越久。

  • initializer:执行load方法和构造函数。

    从输出结果可知这个initializer过程耗时最多的是libSystem.B.dyliblibBacktraceRecording.dylib以及libMainThreadChecker.dylib这三个动态库。

针对这个阶段,优化建议如下:

  • 除了系统自带的动态库,开发过程中尽量不要自己添加外部动态库,苹果官方建议项目中使用的外部动态库最好不要超过6个,如果超过6个,需要合并动态库。
  • 减少自定义的OC类,对于老项目,及时删掉废弃的类和方法。
  • 尽量少使用+load方法,将相关操作放在+initialize方法中实现。
  • 对于swift来说,多使用struct
  • 二进制重排,减少内存访问的耗时。

Main()函数之后

main()函数开始至applicationWillFinishLaunching结束,统一称为main()函数之后的部分。耗时因素主要是以下几种:

  • 执行main()函数的耗时
  • 执行applicationWillFinishLaunching的耗时
  • rootViewController及其childViewController的加载、view及其subviews的加载

这个阶段的启动时间可以自主统计,根据各App的业务代码来决定。优化建议如下:

  • 优化代码逻辑,能懒加载的懒加载,能延迟的延迟,能放后台初始化的放后台,能使用多线程来初始化的,就使用多线程,,尽量不要占用主线程的启动时间。
  • 尽量使用纯代码来开发,少用Xib或者Storyboard
  • 对于比较复杂的首页,先加载本地缓存进行显示,再在数据请求成功后更新最新信息。

推荐阅读

1. iOS原理 App的启动优化2:二进制重排
2. iOS App 启动性能优化
3. iOS中的动态库和静态库

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